化學(xué)反應(yīng)工程課程“重思考、強(qiáng)參與、廣輸出”教學(xué)模式探索

張艷維 張楠 付寧

摘 要：化學(xué)反應(yīng)工程是化工與制藥類(lèi)專(zhuān)業(yè)的核心課程，應(yīng)用性和實(shí)踐性較強(qiáng)。本研究在分析其傳統(tǒng)教學(xué)模式存在問(wèn)題的基礎(chǔ)上，提出構(gòu)建“重思考、強(qiáng)參與、廣輸出”的教學(xué)模式，強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解和應(yīng)用，教學(xué)效果顯著提升。

關(guān)鍵詞：智慧教學(xué);課程思政;案例庫(kù);以賽促學(xué)

化學(xué)反應(yīng)工程是化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，其以工業(yè)反應(yīng)過(guò)程為主要研究對(duì)象，內(nèi)容涉及化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)器傳遞特性、反應(yīng)器類(lèi)型結(jié)構(gòu)、操作分析及反應(yīng)器設(shè)計(jì)，涵蓋高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、流體力學(xué)等多門(mén)學(xué)科，綜合性較強(qiáng)。

該課程強(qiáng)調(diào)分析和設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，以及理論與實(shí)際相聯(lián)系，旨在培養(yǎng)學(xué)生從基礎(chǔ)理論、工程觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)綜合處理復(fù)雜工程問(wèn)題的能力、“安全從設(shè)計(jì)開(kāi)始”的工程倫理以及為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展服務(wù)的家國(guó)情懷。為提升該課程教學(xué)效果，滿足綠色工程教育和新工科教育的需要，授課教師要立足課程特點(diǎn)和學(xué)生學(xué)情，積極探索構(gòu)建新的教學(xué)模式。

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題

化學(xué)反應(yīng)工程與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科密切相關(guān)，且與化工熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)、傳遞過(guò)程等課程存在交叉關(guān)系。課程中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)器設(shè)計(jì)等內(nèi)容涉及大量的公式推導(dǎo)與計(jì)算，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)普遍感到理論抽象、推導(dǎo)煩瑣、工程問(wèn)題多，學(xué)起來(lái)難度較大。傳統(tǒng)教學(xué)模式以教師單向輸出、學(xué)生被動(dòng)接受為主，師生之間缺乏交流互動(dòng)，教學(xué)效率低下，教學(xué)效果不理想，存在諸多問(wèn)題。

（一）學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不夠

化學(xué)反應(yīng)工程課程中的公式具有很強(qiáng)的邏輯性及抽象性，需要學(xué)生有縝密的邏輯思維和豐富的想象力。在目前的教學(xué)環(huán)境下，教師雖然能運(yùn)用新興的多媒體技術(shù)展示和講解課程內(nèi)容，但如果學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，學(xué)習(xí)起來(lái)就比較吃力，也很容易在學(xué)習(xí)伊始就失去信心和興趣，陷入學(xué)不會(huì)、不想學(xué)的困境。而傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)雖然可以讓學(xué)生跟著教師的思路走，但整體上節(jié)奏較慢，能夠容納的知識(shí)點(diǎn)不多，教師在有限學(xué)時(shí)內(nèi)難以完成教學(xué)任務(wù)，學(xué)生也很難學(xué)精學(xué)透。

（二）教師講解不全面不深入

化學(xué)反應(yīng)工程教學(xué)內(nèi)容涉及均相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、理想反應(yīng)器、流體流動(dòng)、催化劑及催化動(dòng)力學(xué)等，知識(shí)點(diǎn)繁多。教師為完成教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，一味趕教學(xué)進(jìn)度，無(wú)法深入講解理論內(nèi)容，而該課程知識(shí)邏輯性和關(guān)聯(lián)性又很強(qiáng)，前面知識(shí)是后面知識(shí)的基礎(chǔ)，如果前面教師沒(méi)講透，學(xué)生理解不到位，則后面的知識(shí)學(xué)起來(lái)就更加吃力。

（三）理論知識(shí)與應(yīng)用脫節(jié)

化學(xué)反應(yīng)工程是一門(mén)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?nèi)在邏輯性強(qiáng)的學(xué)科，經(jīng)過(guò)幾十年發(fā)展，理論體系日趨完善。其傳統(tǒng)教學(xué)側(cè)重理論方面的推導(dǎo)、求解，學(xué)生很容易走向“就理論談理論”的誤區(qū)，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)課程內(nèi)容內(nèi)化不夠，不知道理論知識(shí)如何與化工生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)合，更談不上在生產(chǎn)一線應(yīng)用。

二、“重思考、強(qiáng)參與、廣輸出”教學(xué)模式構(gòu)建

面對(duì)化學(xué)反應(yīng)工程傳統(tǒng)教學(xué)存在的諸多問(wèn)題，課程團(tuán)隊(duì)充分調(diào)研了解學(xué)情，認(rèn)真總結(jié)、仔細(xì)分析，針對(duì)課程公式多、推導(dǎo)過(guò)程繁雜、學(xué)生易厭煩的情況，優(yōu)化設(shè)計(jì)課前、課中、課后教學(xué)環(huán)節(jié)，提出了“重思考、強(qiáng)參與、廣輸出”的教學(xué)模式。課前通過(guò)工程案例、設(shè)計(jì)課題以及行業(yè)人物事跡，啟發(fā)學(xué)生了解學(xué)習(xí)內(nèi)容并進(jìn)行思考（重思考）;課上通過(guò)隨堂練習(xí)、師生合作以及翻轉(zhuǎn)課堂，加強(qiáng)互動(dòng)（強(qiáng)參與），強(qiáng)化學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)的理解和掌握;課后通過(guò)作業(yè)、思維導(dǎo)圖以及自我考核強(qiáng)化總結(jié);通過(guò)課程論文、PPT、學(xué)科競(jìng)賽作品等，展示學(xué)生學(xué)習(xí)成果（廣輸出）。

課前通過(guò)讓學(xué)生了解行業(yè)人物事跡或工程案例來(lái)思考“為什么學(xué)”;課中通過(guò)師生合作、翻轉(zhuǎn)課堂、隨堂練習(xí)讓學(xué)生思考“學(xué)什么”;課后通過(guò)課后作業(yè)、思維導(dǎo)圖、自我考核讓學(xué)生思考“怎樣學(xué)”?？傊?，讓學(xué)生在參與中思考、在思考中參與，做到重思考與強(qiáng)參與緊密結(jié)合，促進(jìn)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)吸收和轉(zhuǎn)化，學(xué)會(huì)融會(huì)貫通、學(xué)以致用。在這一模式中，教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，重思考、強(qiáng)參與是抓手，廣輸出是目標(biāo)導(dǎo)向。

三、探索實(shí)施

（一）融入課程思政

課程團(tuán)隊(duì)充分利用專(zhuān)業(yè)課教學(xué)的價(jià)值引領(lǐng)作用，把社會(huì)主義核心價(jià)值觀等思政元素融入教學(xué)活動(dòng)中，對(duì)學(xué)生進(jìn)行理想信念、工匠精神、工程倫理等教育。在授課過(guò)程中，教師結(jié)合化學(xué)反應(yīng)工程發(fā)展史中的國(guó)內(nèi)外人物事跡開(kāi)展思政教育，如打破“洋油壟斷”的陳俊武院士、“中國(guó)催化劑之父”閔恩澤院士、“中國(guó)工業(yè)結(jié)晶之母”王靜康院士，以及國(guó)外的“牧場(chǎng)化學(xué)家”范特霍夫、電離學(xué)說(shuō)創(chuàng)始人阿倫尼烏斯等。他們雖然身在不同地域、不同時(shí)期，但都對(duì)科學(xué)有著執(zhí)著的追求和無(wú)限的熱愛(ài);學(xué)生學(xué)習(xí)他們的事跡，感悟他們的精神，能夠有效激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)生動(dòng)力。

（二）打造智慧課堂

課程團(tuán)隊(duì)運(yùn)用現(xiàn)代教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù)，打造線上線下相結(jié)合的智慧課堂，通過(guò)對(duì)教學(xué)資源的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、利用、評(píng)價(jià)和管理，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果最優(yōu)化。在線上課堂，教師利用雨課堂、釘釘?shù)染€上工具布置課前預(yù)習(xí)，進(jìn)行課堂選人、隨堂練習(xí)、課堂測(cè)試等，保障學(xué)生全員全程參與教學(xué)活動(dòng);利用學(xué)習(xí)通等在線教學(xué)平臺(tái)的過(guò)程評(píng)價(jià)功能，實(shí)時(shí)收集、整理學(xué)生參與活動(dòng)的情況數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生個(gè)體學(xué)習(xí)過(guò)程的跟蹤和反饋;通過(guò)建立數(shù)據(jù)分析模型，不斷完善過(guò)程評(píng)價(jià)機(jī)制，利用智慧課堂助力重思考和強(qiáng)參與。在線下課堂，師生面對(duì)面交流，共同商討復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案，此時(shí)教師能及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)及其對(duì)知識(shí)的消化吸收情況，也可以督促、鼓勵(lì)學(xué)生往深處學(xué)、往難處鉆，學(xué)生之間也容易形成濃厚的“比學(xué)趕超”氛圍，學(xué)習(xí)效率大大提升。

總之，線上線下相結(jié)合使課堂從教室延伸到課外，教學(xué)過(guò)程中工程案例的引入使學(xué)生看到了“知識(shí)大有用武之地”，體會(huì)到了“為什么學(xué)”，極大地激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力得到明顯提高。師生共同解剖工程案例的過(guò)程，是一個(gè)對(duì)知識(shí)點(diǎn)掰開(kāi)揉碎并吸收內(nèi)化的過(guò)程，顯著提升了學(xué)生分析、解決問(wèn)題的能力。在學(xué)習(xí)討論過(guò)程中，同學(xué)之間、師生之間頻繁交流互動(dòng)，學(xué)生的表達(dá)溝通能力得到明顯提升。此外，智慧課堂上學(xué)生自主學(xué)習(xí)的時(shí)間相對(duì)比較自由，多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中都能夠發(fā)散思維、自由發(fā)揮，及時(shí)獲得成就感，對(duì)課程教學(xué)的滿意度也不斷提升。

（三）創(chuàng)建案例庫(kù)

針對(duì)學(xué)生容易陷入空談理論的情況，課程團(tuán)隊(duì)運(yùn)用案例教學(xué)法，遵循OBE理念，根據(jù)課程目標(biāo)篩選案例素材，撰寫(xiě)案例內(nèi)容，使案例全程貫穿課程內(nèi)容。結(jié)合線上線下混合式教學(xué)模式，調(diào)整知識(shí)要點(diǎn)布局，并由淺入深、循序漸進(jìn)地加以講解，逐步引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)拓思路、積極探索，以獲得知識(shí)、能力、素質(zhì)的全面提升。課程案例庫(kù)建設(shè)的基本原則是貼合教學(xué)內(nèi)容、突出背景、講究實(shí)效。課前，教師通過(guò)發(fā)布案例引導(dǎo)學(xué)生了解課程內(nèi)容，開(kāi)展線上自主學(xué)習(xí);課中，教師通過(guò)案例演示，精心講解重難點(diǎn)，并讓學(xué)生結(jié)合小組討論加深記憶和理解。

（四）開(kāi)展考核

為了深化課程的實(shí)踐性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，課程考核以能力為導(dǎo)向，注重考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和運(yùn)用。具體而言，通過(guò)學(xué)習(xí)通、雨課堂等學(xué)習(xí)平臺(tái)中的搶答、選人等功能，及時(shí)考查學(xué)生對(duì)當(dāng)堂知識(shí)點(diǎn)的掌握情況;通過(guò)作業(yè)和期末考試考查學(xué)生的分析思辨能力;通過(guò)課程論文和PPT演示考查學(xué)生對(duì)反應(yīng)器設(shè)計(jì)等核心知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。

“重思考、強(qiáng)參與、廣輸出”教學(xué)模式實(shí)施以來(lái)，課程團(tuán)隊(duì)所帶的專(zhuān)業(yè)班級(jí)課堂氣氛明顯好轉(zhuǎn)，學(xué)生參與度大大提升，學(xué)習(xí)主動(dòng)性顯著增強(qiáng)，參與“互聯(lián)網(wǎng)+化學(xué)反應(yīng)”工程大賽、大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽等學(xué)科比賽的熱情高漲，參賽人數(shù)增多，獲獎(jiǎng)比例提升，總體上取得了良好的教學(xué)效果。

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